Степень двухконтурности

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 18 мая 2010.

Схема турбовентиляторного двигателя

Степень двухконтурности — параметр турбореактивного двигателя, показывающий отношение расхода воздуха через внешний контур двигателя к расходу воздуха через внутренний контур. Чем больше величина этого параметра, тем больший КПД двигателя удаётся получить.

Термин «степень двухконтурности» относится к области реактивных двигателей, широко используемых в авиации. Он определяется как отношение между массовым расходом воздуха, проходящим через внешний контур двигателя к массовому расходу воздуха через внутренний контур двигателя.

Большая степень двухконтурности обеспечивает меньшую скорость реактивной струи, истекающей из сопла. Это уменьшает удельный расход топлива, но также уменьшает максимальную скорость и увеличивает вес двигателя.

Меньшая степень двухконтурности обеспечивает большую скорость реактивной струи, которая необходима для достижения высоких, обычно сверхзвуковых скоростей. Она увеличивает удельный расход топлива.

Ещё одно преимущество турбовентиляторного двигателя перед реактивными двигателями с малой степенью двухконтурности заключается в том, что холодный воздух из внешнего контура, смешиваясь с горячими газами из турбины, снижает давление на выходе из сопла. Это способствует снижению шумности двигателя^[1].

Описание

Реактивные двигатели по большому счету способны вырабатывать большую мощность, чем они используют в первом контуре. Это происходит из-за ограничения по температуре перед турбиной, таким образом большая часть топлива просто сжигается. Тягу двигателя можно увеличить, используя форсажную камеру или водяное охлаждение турбины, но оба этих способа ведут к огромному уменьшению КПД. Тем не менее, это применялось в старых реактивных двигателях для увеличения тяги на взлете.

Британская двигателестроительная компания Роллс-Ройс одной из первых применила это явление в турбореактивном двигателе Conway, разработанном в начале 50-х годов XX века. Обычный реактивный двигатель был оснащен компрессором большего размера. Двигатель Конвэй имел довольно низкую степень двухконтурности (порядка 0.3), но экономия топлива уже была весьма ощутима, и его последователи (en:Rolls-Royce Sprey) получили широкое распространение.

Если двигатель пропускает два килограмма воздуха по внешнему контуру на каждый килограмм воздуха пропущенного по внутреннему то говорят что его степень двухконтурности равна двум (или 2:1). Большие степени двухконтурности обеспечивают больший КПД без сжигания дополнительного топлива. Суть заключена в уравнении Мещерского - тяга зависит линейно от скорости реактивной струи, а энергия квадратично. Чем меньше скорость воздуха тем больше КПД.

Таким образом, КПД может быть увеличен почти на 50%.

Турбореактивные двигатели обычно делятся на две категории: с высокой степенью двухконтурности (или турбовентиляторные) и ТРД с низкой степенью двухконтурности.

Современные двигатели всегда имеют некоторую степень двухконтурности. Она, главным образом, зависит от класса самолета. На перехватчиках она мала в силу необходимости достижения высоких скоростей. А на пассажирских самолетах она высока и напрямую сказывается на экономической эффективности.

Степени двухконтурности некоторых двигателей

Двигатель	Самолёт	Степень двухконтурности
en:Rolls-Royce/Snecma Olympus 593	Конкорд	0:1
en:Snecma M88	Дассо Рафаль	0.30:1
Pratt & Whitney F100	F-16, F-15	0.34:1
General Electric F404	F/A-18, KAI T-50 Golden Eagle, F-117, X-29, X-31	0.34:1
en:Eurojet EJ200	Eurofighter Typhoon	0.4:1
РД-33	МиГ-29, Ил-102	0.49:1
АЛ-31Ф	Су-27, Су-30, Chengdu J-10	0.59:1
en:Pratt & Whitney JT8D	DC-9, MD-80, Boeing 727, Boeing 737	0.96:1
НК-32	Ту-160	1.4:1
en:Rolls-Royce Tay	Gulfstream IV, Fokker 70, Fokker 100	3.1:1
en:Pratt & Whitney PW2000	Boeing 757, C-17 Globemaster III	5.9:1
Д-436	Як-42М, Бе-200, Ан-148	6.2:1
en:General Electric GEnx	Boeing 787	8.5:1
en:Rolls-Royce Trent 900	Airbus A380	8.7:1
General Electric GE90	Boeing 777	9:1
en:Rolls-Royce Trent 1000	Boeing 787	11:1
en:Rolls-Royce RB3025	Boeing 777x	12:1

Примечания

1. ↑ Тише или дешевле?: Как сделать самолеты еще менее прожорливыми?. Архивировано из первоисточника 28 февраля 2012. Проверено 10 февраля 2011.

Воздушно-реактивные

 

Основные типы	Бескомпрессорные Прямоточные • Пульсирующие Турбореактивные Турбовентиляторные (двухконтурные) • Турбовинтовые • Турбовинтовентиляторные • Турбовальные
Модификации и гибридные системы	Мотокомпрессорный воздушно-реактивный двигатель • Гиперзвуковые прямоточные
Характеристики и явления	Степень двухконтурности • Авторотация • Помпаж
См. также	Форсажная камера
См. также: Газотурбинные двигатели